Πληροφορίες

44.1: Το Πεδίο της Οικολογίας – Βιολογίας

44.1: Το Πεδίο της Οικολογίας – Βιολογίας


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Δεξιότητες για ανάπτυξη

  • Ορίστε την οικολογία και τα τέσσερα επίπεδα οικολογικής έρευνας
  • Περιγράψτε παραδείγματα των τρόπων με τους οποίους η οικολογία απαιτεί την ενοποίηση διαφορετικών επιστημονικών κλάδων
  • Διάκριση μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών συστατικών του περιβάλλοντος
  • Αναγνωρίστε τη σχέση μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών συστατικών του περιβάλλοντος

Οικολογία είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των ζωντανών οργανισμών με το περιβάλλον τους. Ένας βασικός στόχος της οικολογίας είναι να κατανοήσει την κατανομή και την αφθονία των έμβιων όντων στο φυσικό περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου απαιτεί την ενοποίηση επιστημονικών κλάδων εντός και εκτός της βιολογίας, όπως η βιοχημεία, η φυσιολογία, η εξέλιξη, η βιοποικιλότητα, η μοριακή βιολογία, η γεωλογία και η κλιματολογία. Ορισμένες οικολογικές έρευνες εφαρμόζουν επίσης πτυχές της χημείας και της φυσικής και συχνά χρησιμοποιούν μαθηματικά μοντέλα.

Σύνδεσμος στη Μάθηση

Η κλιματική αλλαγή μπορεί να αλλάξει τη θέση που ζουν οι οργανισμοί, κάτι που μερικές φορές μπορεί να επηρεάσει άμεσα την ανθρώπινη υγεία. Δείτε το βίντεο του PBS «Feeling the Effects of Climate Change» στο οποίο οι ερευνητές ανακαλύπτουν έναν παθογόνο οργανισμό που ζει πολύ έξω από το φυσιολογικό του εύρος.

Επίπεδα Οικολογικής Μελέτης

Όταν μελετάται ένας κλάδος όπως η βιολογία, είναι συχνά χρήσιμο να υποδιαιρεθεί σε μικρότερους, σχετικούς τομείς. Για παράδειγμα, οι κυτταρικοί βιολόγοι που ενδιαφέρονται για την κυτταρική σηματοδότηση πρέπει να κατανοήσουν τη χημεία των μορίων σήματος (τα οποία είναι συνήθως πρωτεΐνες) καθώς και το αποτέλεσμα της κυτταρικής σηματοδότησης. Οι οικολόγοι που ενδιαφέρονται για τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιβίωση ενός απειλούμενου είδους μπορούν να χρησιμοποιήσουν μαθηματικά μοντέλα για να προβλέψουν πώς οι τρέχουσες προσπάθειες διατήρησης επηρεάζουν τους απειλούμενους οργανισμούς. Για να δημιουργήσει ένα υγιές σύνολο επιλογών διαχείρισης, ένας βιολόγος διατήρησης πρέπει να συλλέξει ακριβή δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου του τρέχοντος μεγέθους πληθυσμού, παραγόντων που επηρεάζουν την αναπαραγωγή (όπως φυσιολογία και συμπεριφορά), απαιτήσεις ενδιαιτημάτων (όπως φυτά και εδάφη) και πιθανές ανθρώπινες επιρροές στα απειλούμενα πληθυσμός και ο βιότοπός του (που μπορεί να προκύψει μέσω μελετών στην κοινωνιολογία και την αστική οικολογία). Στο πλαίσιο του κλάδου της οικολογίας, οι ερευνητές εργάζονται σε τέσσερα συγκεκριμένα επίπεδα, μερικές φορές διακριτά και μερικές φορές με επικάλυψη: οργανισμός, πληθυσμός, κοινότητα και οικοσύστημα (Εικόνα (PageIndex{1})).

Οργανική Οικολογία

Οι ερευνητές που μελετούν την οικολογία σε επίπεδο οργανισμών ενδιαφέρονται για τις προσαρμογές που επιτρέπουν στα άτομα να ζουν σε συγκεκριμένους οικοτόπους. Αυτές οι προσαρμογές μπορεί να είναι μορφολογικές, φυσιολογικές και συμπεριφορικές. Για παράδειγμα, η μπλε πεταλούδα Karner (Lycaeides melissa samuelis) (Σχήμα (PageIndex{2})) θεωρείται ειδικός επειδή τα θηλυκά κατά προτίμηση ωοτοκούν (δηλαδή γεννούν αυγά) σε άγριο λούπινο. Αυτή η προτιμησιακή προσαρμογή σημαίνει ότι η μπλε πεταλούδα Karner εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την παρουσία άγριων φυτών λούπινου για τη συνεχή επιβίωσή της.

Μετά την εκκόλαψη, οι κάμπιες των προνυμφών αναδύονται και περνούν τέσσερις έως έξι εβδομάδες τρέφοντας αποκλειστικά άγριο λούπινο (Εικόνα (PageIndex{3})). Οι κάμπιες κάνουν κουτάλια (υποβάλλονται σε μεταμόρφωση) και εμφανίζονται ως πεταλούδες μετά από περίπου τέσσερις εβδομάδες. Οι ενήλικες πεταλούδες τρέφονται με το νέκταρ των λουλουδιών του άγριου λούπινου και άλλων ειδών φυτών. Ένας ερευνητής που ενδιαφέρεται να μελετήσει τις μπλε πεταλούδες Karner σε επίπεδο οργανισμού μπορεί, εκτός από ερωτήσεις σχετικά με την ωοτοκία, να κάνει ερωτήσεις σχετικά με την προτιμώμενη θερμοκρασία των πεταλούδων (μια φυσιολογική ερώτηση) ή τη συμπεριφορά των κάμπιων όταν βρίσκονται σε διαφορετικά προνυμφικά στάδια ( μια ερώτηση συμπεριφοράς).

Οικολογία Πληθυσμού

Πληθυσμός είναι μια ομάδα διασταυρούμενων οργανισμών που είναι μέλη του ίδιου είδους που ζουν στην ίδια περιοχή την ίδια στιγμή. (Οι οργανισμοί που είναι όλοι μέλη του ίδιου είδους ονομάζονται ομοειδείς.) Ένας πληθυσμός προσδιορίζεται, εν μέρει, από το πού ζει και η περιοχή πληθυσμού του μπορεί να έχει φυσικά ή τεχνητά όρια: τα φυσικά όρια μπορεί να είναι ποτάμια, βουνά ή έρημοι , ενώ παραδείγματα τεχνητών ορίων περιλαμβάνουν κομμένο γρασίδι, ανθρωπογενείς κατασκευές ή δρόμους. Η μελέτη της πληθυσμιακής οικολογίας επικεντρώνεται στον αριθμό των ατόμων σε μια περιοχή και στο πώς και γιατί το μέγεθος του πληθυσμού αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Οι οικολόγοι του πληθυσμού ενδιαφέρονται ιδιαίτερα να μετρήσουν τη μπλε πεταλούδα Karner, για παράδειγμα, επειδή είναι ταξινομημένη ως ομοσπονδιακά απειλούμενη με εξαφάνιση. Ωστόσο, η κατανομή και η πυκνότητα αυτού του είδους επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την κατανομή και την αφθονία του άγριου λούπινου. Οι ερευνητές μπορεί να κάνουν ερωτήσεις σχετικά με τους παράγοντες που οδηγούν στην πτώση του άγριου λούπινου και πώς αυτοί επηρεάζουν τις μπλε πεταλούδες Karner. Για παράδειγμα, οι οικολόγοι γνωρίζουν ότι το άγριο λούπινο ευδοκιμεί σε ανοιχτές περιοχές όπου τα δέντρα και οι θάμνοι απουσιάζουν σε μεγάλο βαθμό. Σε φυσικά περιβάλλοντα, οι διαλείπουσες πυρκαγιές απομακρύνουν τακτικά δέντρα και θάμνους, βοηθώντας στη διατήρηση των ανοιχτών περιοχών που απαιτεί το άγριο λούπινο. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαθηματικά μοντέλα για να κατανοήσουμε πώς η καταστολή των πυρκαγιών από τους ανθρώπους οδήγησε στην παρακμή αυτού του σημαντικού φυτού για τη μπλε πεταλούδα Karner.

Κοινοτική Οικολογία

Μια βιολογική κοινότητα αποτελείται από τα διαφορετικά είδη μέσα σε μια περιοχή, συνήθως έναν τρισδιάστατο χώρο, και τις αλληλεπιδράσεις εντός και μεταξύ αυτών των ειδών. Οι οικολόγοι της κοινότητας ενδιαφέρονται για τις διαδικασίες που οδηγούν αυτές τις αλληλεπιδράσεις και τις συνέπειές τους. Οι ερωτήσεις σχετικά με τις ομοειδείς αλληλεπιδράσεις συχνά επικεντρώνονται στον ανταγωνισμό μεταξύ των μελών του ίδιου είδους για έναν περιορισμένο πόρο. Οι οικολόγοι μελετούν επίσης τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των διαφόρων ειδών. Τα μέλη διαφορετικών ειδών ονομάζονται ετεροειδικά. Παραδείγματα ετεροειδικών αλληλεπιδράσεων περιλαμβάνουν τη θήρευση, τον παρασιτισμό, τη φυτοφάγα, τον ανταγωνισμό και την επικονίαση. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να έχουν ρυθμιστικά αποτελέσματα στα μεγέθη του πληθυσμού και μπορούν να επηρεάσουν τις οικολογικές και εξελικτικές διαδικασίες που επηρεάζουν την ποικιλομορφία.

Για παράδειγμα, οι προνύμφες της μπλε πεταλούδας Karner σχηματίζουν αμοιβαίες σχέσεις με τα μυρμήγκια. Η αμοιβαιότητα είναι μια μορφή μακροχρόνιας σχέσης που έχει συνεξελίξει μεταξύ δύο ειδών και από την οποία ωφελείται κάθε είδος. Για να υπάρχει αμοιβαία σχέση μεταξύ μεμονωμένων οργανισμών, κάθε είδος πρέπει να λάβει κάποιο όφελος από το άλλο ως συνέπεια της σχέσης. Οι ερευνητές έχουν δείξει ότι υπάρχει μια αύξηση στην πιθανότητα επιβίωσης όταν οι προνύμφες της μπλε πεταλούδας Karner (κάμπιες) περιποιούνται τα μυρμήγκια. Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι οι προνύμφες περνούν λιγότερο χρόνο σε κάθε στάδιο της ζωής όταν τις περιποιούνται τα μυρμήγκια, γεγονός που παρέχει ένα πλεονέκτημα για τις προνύμφες. Εν τω μεταξύ, οι προνύμφες της μπλε πεταλούδας Karner εκκρίνουν μια ουσία πλούσια σε υδατάνθρακες που είναι σημαντική πηγή ενέργειας για τα μυρμήγκια. Τόσο οι μπλε προνύμφες Karner όσο και τα μυρμήγκια επωφελούνται από την αλληλεπίδρασή τους.

Οικολογία Οικοσυστήματος

Η οικολογία του οικοσυστήματος είναι μια επέκταση της οικολογίας του οργανισμού, του πληθυσμού και της κοινότητας. Το οικοσύστημα αποτελείται από όλα τα βιοτικά συστατικά (έμβια πράγματα) σε μια περιοχή μαζί με τα αβιοτικά συστατικά (μη έμβια πράγματα) αυτής της περιοχής. Μερικά από τα αβιοτικά συστατικά περιλαμβάνουν τον αέρα, το νερό και το έδαφος. Οι βιολόγοι του οικοσυστήματος θέτουν ερωτήσεις σχετικά με το πώς αποθηκεύονται τα θρεπτικά συστατικά και η ενέργεια και πώς κινούνται μεταξύ των οργανισμών και της γύρω ατμόσφαιρας, του εδάφους και του νερού.

Οι μπλε πεταλούδες Karner και το άγριο λούπινο ζουν σε έναν άγονο βιότοπο από βελανιδιές πεύκες. Αυτός ο βιότοπος χαρακτηρίζεται από φυσική διαταραχή και φτωχά σε θρεπτικά συστατικά εδάφη που έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε άζωτο. Η διαθεσιμότητα των θρεπτικών ουσιών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την κατανομή των φυτών που ζουν σε αυτόν τον βιότοπο. Οι ερευνητές που ενδιαφέρονται για την οικολογία των οικοσυστημάτων θα μπορούσαν να κάνουν ερωτήσεις σχετικά με τη σημασία των περιορισμένων πόρων και την κίνηση των πόρων, όπως τα θρεπτικά συστατικά, αν και τα βιοτικά και αβιοτικά τμήματα του οικοσυστήματος.

Σύνδεση Καριέρας

Οικολόγος

Μια καριέρα στην οικολογία συμβάλλει σε πολλές πτυχές της ανθρώπινης κοινωνίας. Η κατανόηση των οικολογικών θεμάτων μπορεί να βοηθήσει την κοινωνία να καλύψει τις βασικές ανθρώπινες ανάγκες σε τροφή, στέγη και υγειονομική περίθαλψη. Οι οικολόγοι μπορούν να διεξάγουν την έρευνά τους στο εργαστήριο και έξω σε φυσικά περιβάλλοντα (Εικόνα (PageIndex{4})). Αυτά τα φυσικά περιβάλλοντα μπορεί να είναι τόσο κοντά στο σπίτι όσο το ρέμα που διασχίζει την πανεπιστημιούπολη σας ή τόσο μακριά όσο οι υδροθερμικές οπές στο κάτω μέρος του Ειρηνικού Ωκεανού. Οι οικολόγοι διαχειρίζονται φυσικούς πόρους, όπως πληθυσμούς ελαφιών με λευκή ουρά (Odocoileus virginianus) για κυνήγι ή ξυλεία λεύκης (Populus spp.) για την παραγωγή χαρτιού. Οι οικολόγοι εργάζονται επίσης ως εκπαιδευτικοί που διδάσκουν παιδιά και ενήλικες σε διάφορα ιδρύματα, όπως πανεπιστήμια, γυμνάσια, μουσεία και κέντρα φύσης. Οι οικολόγοι μπορούν επίσης να εργάζονται σε συμβουλευτικές θέσεις βοηθώντας τους τοπικούς, πολιτειακούς και ομοσπονδιακούς φορείς χάραξης πολιτικής να αναπτύξουν νόμους που είναι οικολογικά ορθοί ή μπορεί να αναπτύξουν οι ίδιοι αυτές τις πολιτικές και νομοθεσία. Για να γίνεις οικολόγος απαιτείται προπτυχιακός τίτλος σπουδών, συνήθως σε φυσικές επιστήμες. Το προπτυχιακό δίπλωμα συχνά ακολουθείται από εξειδικευμένη εκπαίδευση ή προχωρημένο πτυχίο, ανάλογα με την επιλεγμένη περιοχή οικολογίας. Οι οικολόγοι θα πρέπει επίσης να έχουν ένα ευρύ υπόβαθρο στις φυσικές επιστήμες, καθώς και μια υγιή βάση στα μαθηματικά και τη στατιστική.

Σύνδεσμος στη Μάθηση

Επισκεφθείτε αυτόν τον ιστότοπο για να δείτε τον Stephen Wing, έναν θαλάσσιο οικολόγο από το Πανεπιστήμιο του Otago, να συζητήσει τον ρόλο ενός οικολόγου και τους τύπους θεμάτων που διερευνούν οι οικολόγοι.

Περίληψη

Οικολογία είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των έμβιων όντων με το περιβάλλον τους. Οι οικολόγοι θέτουν ερωτήσεις σε τέσσερα επίπεδα βιολογικής οργάνωσης - οργανισμό, πληθυσμό, κοινότητα και οικοσύστημα. Σε οργανικό επίπεδο, οι οικολόγοι μελετούν μεμονωμένους οργανισμούς και πώς αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους. Σε επίπεδο πληθυσμού και κοινότητας, οι οικολόγοι διερευνούν, αντίστοιχα, πώς αλλάζει ένας πληθυσμός οργανισμών με την πάροδο του χρόνου και τους τρόπους με τους οποίους αυτός ο πληθυσμός αλληλεπιδρά με άλλα είδη της κοινότητας. Οι οικολόγοι που μελετούν ένα οικοσύστημα εξετάζουν τα ζωντανά είδη (τα βιοτικά συστατικά) του οικοσυστήματος καθώς και τα μη ζωντανά τμήματα (τα αβιοτικά συστατικά), όπως ο αέρας, το νερό και το έδαφος, του περιβάλλοντος.

αβιοτικός
μη ζωντανά συστατικά του περιβάλλοντος
βιοτική
ζωντανά συστατικά του περιβάλλοντος
ομοειδείς
άτομα που είναι μέλη του ίδιου είδους
οικολογία
μελέτη της αλληλεπίδρασης μεταξύ των έμβιων όντων και του περιβάλλοντος τους
ετεροειδικά
άτομα που είναι μέλη διαφορετικών ειδών

Επίπεδα Οικολογικής Μελέτης

Όταν μελετάται ένας κλάδος όπως η βιολογία, είναι συχνά χρήσιμο να υποδιαιρεθεί σε μικρότερους, σχετικούς τομείς. Για παράδειγμα, οι κυτταρικοί βιολόγοι που ενδιαφέρονται για την κυτταρική σηματοδότηση πρέπει να κατανοήσουν τη χημεία των μορίων σήματος (τα οποία είναι συνήθως πρωτεΐνες) καθώς και το αποτέλεσμα της κυτταρικής σηματοδότησης. Οι οικολόγοι που ενδιαφέρονται για τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιβίωση ενός απειλούμενου είδους μπορούν να χρησιμοποιήσουν μαθηματικά μοντέλα για να προβλέψουν πώς οι τρέχουσες προσπάθειες διατήρησης επηρεάζουν τους απειλούμενους οργανισμούς. Για να δημιουργήσει ένα υγιές σύνολο επιλογών διαχείρισης, ένας βιολόγος διατήρησης πρέπει να συλλέξει ακριβή δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου του τρέχοντος μεγέθους πληθυσμού, παραγόντων που επηρεάζουν την αναπαραγωγή (όπως φυσιολογία και συμπεριφορά), απαιτήσεις ενδιαιτημάτων (όπως φυτά και εδάφη) και πιθανές ανθρώπινες επιρροές στα απειλούμενα πληθυσμός και ο βιότοπός του (που μπορεί να προκύψει μέσω μελετών στην κοινωνιολογία και την αστική οικολογία). Στο πλαίσιο του κλάδου της οικολογίας, οι ερευνητές εργάζονται σε τέσσερα συγκεκριμένα επίπεδα, άλλοτε διακριτά και άλλοτε με επικάλυψη: οργανισμός, πληθυσμός, κοινότητα και οικοσύστημα (Εικόνα 1).

Εικόνα 1. Οι οικολόγοι μελετούν σε διάφορα βιολογικά επίπεδα οργάνωσης. (πίστωση "οργανισμοί": τροποποίηση της εργασίας από την “Crystl”/Flickr πιστωτική "οικοσυστήματα": τροποποίηση της εργασίας από τον Tom Carlisle, πίστωση "βιόσφαιρα" της Υπηρεσίας Ψαριών και Άγριας Ζωής των Η.Π.Α.)


Εισαγωγή

Γιατί να σπουδάσω οικολογία; Ίσως σας ενδιαφέρει να μάθετε για τον φυσικό κόσμο και πώς τα έμβια όντα έχουν προσαρμοστεί στις φυσικές συνθήκες του περιβάλλοντός τους. Ή, ίσως είστε ένας μελλοντικός γιατρός που επιδιώκει να κατανοήσει τη σχέση μεταξύ της υγείας των ασθενών σας και του περιβάλλοντος τους.

Οι άνθρωποι αποτελούν μέρος του οικολογικού τοπίου και η ανθρώπινη υγεία είναι ένα σημαντικό μέρος της ανθρώπινης αλληλεπίδρασης με το φυσικό και το περιβάλλον διαβίωσής μας. Η νόσος του Lyme, για παράδειγμα, χρησιμεύει ως ένα σύγχρονο παράδειγμα της σύνδεσης μεταξύ της υγείας μας και του φυσικού κόσμου (Εικόνα 44.1). Πιο επίσημα γνωστή ως μπορελίωση του Lyme, η νόσος του Lyme είναι μια βακτηριακή λοίμωξη που μπορεί να μεταδοθεί στους ανθρώπους όταν τσιμπηθούν από το τσιμπούρι ελαφιού (Ixodes scapularis στις ανατολικές ΗΠΑ και Ixodes pacificus κατά μήκος της ακτής του Ειρηνικού). Τα τσιμπούρια των ελαφιών είναι τα κύρια φορείς (ένας φορέας είναι ένας οργανισμός που μεταδίδει ένα παθογόνο) για αυτήν την ασθένεια. Ωστόσο, δεν φέρουν όλα τα τσιμπούρια το παθογόνο, ούτε όλα τα τσιμπούρια ελαφιών φέρουν τα βακτήρια που θα προκαλέσουν τη νόσο του Lyme στους ανθρώπους. Επίσης, τα τσιμπούρια I. scapularis και Pacificus μπορεί να έχει άλλους οικοδεσπότες εκτός από ελάφια. Στην πραγματικότητα, αποδεικνύεται ότι το πιθανότητα μόλυνσης εξαρτάται από τον τύπο του ξενιστή στον οποίο αναπτύσσεται το τσιμπούρι: υψηλότερη αναλογία κροτώνων που ζουν σε ποντίκια με λευκά πόδια φέρουν το βακτήριο σε σχέση με τα τσιμπούρια που ζουν σε ελάφια. Η γνώση σχετικά με τα περιβάλλοντα και τις πυκνότητες πληθυσμού στα οποία είναι άφθονο το είδος ξενιστή θα βοηθούσε έναν γιατρό ή έναν επιδημιολόγο να κατανοήσει καλύτερα πώς μεταδίδεται η νόσος του Lyme και πώς θα μπορούσε να μειωθεί η επίπτωσή της.

Ως συνεργάτης της Amazon κερδίζουμε από αγορές που πληρούν τις προϋποθέσεις.

Θέλετε να αναφέρετε, να μοιραστείτε ή να τροποποιήσετε αυτό το βιβλίο; Αυτό το βιβλίο είναι Creative Commons Attribution License 4.0 και πρέπει να αποδώσετε OpenStax.

    Εάν αναδιανέμετε ολόκληρο ή μέρος αυτού του βιβλίου σε έντυπη μορφή, τότε πρέπει να συμπεριλάβετε σε κάθε φυσική σελίδα την ακόλουθη αναφορά:

  • Χρησιμοποιήστε τις παρακάτω πληροφορίες για να δημιουργήσετε μια αναφορά. Συνιστούμε να χρησιμοποιήσετε ένα εργαλείο αναφοράς όπως αυτό.
    • Συγγραφείς: Mary Ann Clark, Matthew Douglas, Jung Choi
    • Εκδότης/ιστοσελίδα: OpenStax
    • Τίτλος βιβλίου: Βιολογία 2ε
    • Ημερομηνία δημοσίευσης: 28 Μαρτίου 2018
    • Τοποθεσία: Χιούστον, Τέξας
    • URL βιβλίου: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/1-introduction
    • Διεύθυνση URL ενότητας: https://openstax.org/books/biology-2e/pages/44-introduction

    © 7 Ιανουαρίου 2021 OpenStax. Το περιεχόμενο σχολικών βιβλίων που παράγεται από το OpenStax έχει άδεια χρήσης με άδεια Creative Commons Attribution License 4.0. Το όνομα OpenStax, το λογότυπο OpenStax, τα εξώφυλλα βιβλίων OpenStax, το όνομα OpenStax CNX και το λογότυπο OpenStax CNX δεν υπόκεινται στην άδεια Creative Commons και δεν επιτρέπεται να αναπαραχθούν χωρίς την προηγούμενη και ρητή γραπτή συγκατάθεση του Πανεπιστημίου Rice.


    Σύνδεση Καριέρας

    ΟικολόγοςΜια καριέρα στην οικολογία συμβάλλει σε πολλές πτυχές της ανθρώπινης κοινωνίας. Η κατανόηση των οικολογικών θεμάτων μπορεί να βοηθήσει την κοινωνία να καλύψει τις βασικές ανθρώπινες ανάγκες σε τροφή, στέγη και υγειονομική περίθαλψη. Οι οικολόγοι μπορούν να διεξάγουν την έρευνά τους στο εργαστήριο και έξω σε φυσικά περιβάλλοντα (Εικόνα). Αυτά τα φυσικά περιβάλλοντα μπορεί να είναι τόσο κοντά στο σπίτι όσο το ρέμα που διασχίζει την πανεπιστημιούπολη σας ή τόσο μακριά όσο οι υδροθερμικές οπές στο κάτω μέρος του Ειρηνικού Ωκεανού. Οι οικολόγοι διαχειρίζονται φυσικούς πόρους όπως πληθυσμούς λευκής ουράς (Odocoileus virginianus) για κυνήγι ή ασπέν (Populus spp.) η ξυλεία σημαίνει παραγωγή χαρτιού. Οι οικολόγοι εργάζονται επίσης ως εκπαιδευτικοί που διδάσκουν παιδιά και ενήλικες σε διάφορα ιδρύματα, όπως πανεπιστήμια, γυμνάσια, μουσεία και κέντρα φύσης. Οι οικολόγοι μπορούν επίσης να εργαστούν σε συμβουλευτικές θέσεις βοηθώντας τους τοπικούς, πολιτειακούς και ομοσπονδιακούς φορείς χάραξης πολιτικής να αναπτύξουν νόμους που είναι οικολογικά ορθοί ή μπορεί να αναπτύξουν οι ίδιοι αυτές τις πολιτικές και νομοθεσία. Για να γίνεις οικολόγος απαιτείται τουλάχιστον προπτυχιακός τίτλος σπουδών, συνήθως σε φυσικές επιστήμες. Το προπτυχιακό πτυχίο συχνά ακολουθείται από εξειδικευμένη εκπαίδευση ή προχωρημένο πτυχίο, ανάλογα με την επιλεγμένη περιοχή οικολογίας. Οι οικολόγοι θα πρέπει επίσης να έχουν ένα ευρύ υπόβαθρο στις φυσικές επιστήμες, καθώς και μια σταθερή βάση στα μαθηματικά και τη στατιστική.

    Αυτός ο οικολόγος τοπίου απελευθερώνει ένα κουνάβι με μαυροπόδαρο στον εγγενή βιότοπό του ως μέρος μιας μελέτης. (πίστωση: USFWS Mountain Prairie Region, NPS)


    44.1: Το Πεδίο της Οικολογίας – Βιολογίας

    Μέχρι το τέλος αυτής της ενότητας, θα μπορείτε να κάνετε τα εξής:

    • Ορίστε την οικολογία και τα τέσσερα βασικά επίπεδα οικολογικής έρευνας
    • Περιγράψτε παραδείγματα των τρόπων με τους οποίους η οικολογία απαιτεί την ενοποίηση διαφορετικών επιστημονικών κλάδων
    • Διάκριση μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών συστατικών του περιβάλλοντος
    • Αναγνωρίστε τη σχέση μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών συστατικών του περιβάλλοντος

    Οικολογία είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των ζωντανών οργανισμών με το περιβάλλον τους. Ένας βασικός στόχος της οικολογίας είναι να κατανοήσει την κατανομή και την αφθονία των έμβιων όντων στο φυσικό περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου απαιτεί την ενοποίηση επιστημονικών κλάδων εντός και εκτός της βιολογίας, όπως τα μαθηματικά, η στατιστική, η βιοχημεία, η μοριακή βιολογία, η φυσιολογία, η εξέλιξη, η βιοποικιλότητα, η γεωλογία και η κλιματολογία.

    Σύνδεσμος στη Μάθηση

    Η κλιματική αλλαγή μπορεί να αλλάξει τη θέση που ζουν οι οργανισμοί, κάτι που μερικές φορές μπορεί να επηρεάσει άμεσα την ανθρώπινη υγεία. Παρακολουθήστε το βίντεο του PBS «Feeling the Effects of Climate Change» στο οποίο οι ερευνητές ανακαλύπτουν έναν παθογόνο οργανισμό που ζει πολύ έξω από το φυσιολογικό του εύρος.

    Επίπεδα Οικολογικής Μελέτης

    Όταν μελετάται ένας κλάδος όπως η βιολογία, είναι συχνά χρήσιμο να υποδιαιρεθεί σε μικρότερους, σχετικούς τομείς. Για παράδειγμα, οι κυτταρικοί βιολόγοι που ενδιαφέρονται για την κυτταρική σηματοδότηση πρέπει να κατανοήσουν τη χημεία των μορίων σήματος (που συνήθως είναι πρωτεΐνες) καθώς και το αποτέλεσμα της κυτταρικής σηματοδότησης. Οι οικολόγοι που ενδιαφέρονται για τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιβίωση ενός απειλούμενου είδους μπορούν να χρησιμοποιήσουν μαθηματικά μοντέλα για να προβλέψουν πώς οι τρέχουσες προσπάθειες διατήρησης επηρεάζουν τους απειλούμενους οργανισμούς.

    Για να δημιουργήσετε ένα υγιές σύνολο επιλογών διαχείρισης, α βιολόγος διατήρησης πρέπει να συλλέγει ακριβή δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου του τρέχοντος μεγέθους πληθυσμού, παραγόντων που επηρεάζουν την αναπαραγωγή (όπως η φυσιολογία και η συμπεριφορά), οι απαιτήσεις ενδιαιτημάτων (όπως τα φυτά και τα εδάφη) και οι πιθανές ανθρώπινες επιρροές στον υπό εξαφάνιση πληθυσμό και τον βιότοπό του (που μπορεί να προκύψουν από μελέτες σε κοινωνιολογία και αστική οικολογία). Στο πλαίσιο του κλάδου της οικολογίας, οι ερευνητές εργάζονται σε τέσσερα γενικά επίπεδα, τα οποία μερικές φορές αλληλοεπικαλύπτονται. Αυτά τα επίπεδα είναι ο οργανισμός, ο πληθυσμός, η κοινότητα και το οικοσύστημα ((Εικόνα)).

    Φιγούρα 1. Οι οικολόγοι μελετούν σε διάφορα βιολογικά επίπεδα οργάνωσης. (πίστωση "οργανισμοί": τροποποίηση της εργασίας από yeowatzup"/Πίστωση Flickr "πληθυσμοί": τροποποίηση εργασίας από την “Crystl”/Flickr πίστωση "κοινότητες": τροποποίηση εργασίας από την υπηρεσία Ψαριών και Άγριας Ζωής των ΗΠΑ πίστωση "οικοσυστήματα": τροποποίηση έργο του Tom Carlisle, πίστωση "βιόσφαιρα" του US Fish and Wildlife Service Headquarters: NASA)

    Οργανική Οικολογία

    Οι ερευνητές που μελετούν την οικολογία σε επίπεδο οργανισμών ενδιαφέρονται για τις προσαρμογές που επιτρέπουν στα άτομα να ζουν σε συγκεκριμένους οικοτόπους. Αυτές οι προσαρμογές μπορεί να είναι μορφολογικές, φυσιολογικές και συμπεριφορικές. Για παράδειγμα, η μπλε πεταλούδα Karner (Lycaeides melissa samuelis) ((Εικόνα)) θεωρείται ειδικός γιατί μόνο τα θηλυκά ωοτοκία (δηλαδή, γεννήστε αυγά) σε άγριο λούπινο (Lupinus perennis). Αυτή η συγκεκριμένη απαίτηση και προσαρμογή σημαίνει ότι η μπλε πεταλούδα Karner εξαρτάται πλήρως από την παρουσία άγριων φυτών λούπινου για την επιβίωσή της.

    Σχήμα 2. Η μπλε πεταλούδα Karner (Lycaeides melissa samuelis) είναι μια σπάνια πεταλούδα που ζει μόνο σε ανοιχτούς χώρους με λίγα δέντρα ή θάμνους, όπως πεύκα και σαβάνες βελανιδιάς. Μπορεί να γεννήσει τα αυγά του μόνο σε φυτά λούπινου. (πίστωση: τροποποίηση εργασίας από J & K Hollingsworth, USFWS)

    Μετά την εκκόλαψη, οι κάμπιες (πρώτου σταδίου) αναδύονται και περνούν τέσσερις έως έξι εβδομάδες τρέφοντας αποκλειστικά με άγριο λούπινο ((Εικόνα)). Οι κάμπιες κάνουν χρυσαλλίδες για να υποστούν το τελικό στάδιο της μεταμόρφωσης και να αναδυθούν ως πεταλούδες μετά από περίπου τέσσερις εβδομάδες. Οι ενήλικες πεταλούδες τρέφονται με το νέκταρ των λουλουδιών του άγριου λούπινου και άλλων ειδών φυτών, όπως τα γαλακτόχορτα. Γενικά υπάρχουν δύο γόνοι του μπλε Karner κάθε χρόνο.

    Ένας ερευνητής που ενδιαφέρεται να μελετήσει τις μπλε πεταλούδες Karner σε επίπεδο οργανισμού μπορεί, εκτός από τις ερωτήσεις σχετικά με τις απαιτήσεις ωοτοκίας, να κάνει ερωτήσεις σχετικά με την προτιμώμενη θωρακική θερμοκρασία πτήσης των πεταλούδων (μια φυσιολογική ερώτηση) ή τη συμπεριφορά των κάμπιων όταν βρίσκονται σε διαφορετικά στάδια προνυμφών (μια ερώτηση συμπεριφοράς).

    Εικόνα 3. Το άγριο λούπινο (Lupinus perennis) είναι το μόνο γνωστό φυτό ξενιστή για την μπλε πεταλούδα Karner.

    Οικολογία Πληθυσμού

    Ένας πληθυσμός είναι μια ομάδα από διασταυρούμενοι οργανισμοί που είναι μέλη του ίδιου είδους που ζουν ταυτόχρονα στην ίδια περιοχή. (Οι οργανισμοί που είναι όλοι μέλη του ίδιου είδους ονομάζονται ομοειδείς.) Ένας πληθυσμός προσδιορίζεται, εν μέρει, από το πού ζει και η περιοχή πληθυσμού του μπορεί να έχει φυσικά ή τεχνητά όρια. Τα φυσικά όρια μπορεί να είναι ποτάμια, βουνά ή έρημοι, ενώ τα τεχνητά όρια μπορεί να είναι κουρεμένο γρασίδι, ανθρωπογενείς κατασκευές ή δρόμοι. Η μελέτη του πληθυσμιακή οικολογία επικεντρώνεται στον αριθμό των ατόμων σε μια περιοχή και στο πώς και γιατί το μέγεθος του πληθυσμού αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.

    Για παράδειγμα, οι οικολόγοι του πληθυσμού ενδιαφέρονται ιδιαίτερα να μετρήσουν τη μπλε πεταλούδα Karner επειδή ταξινομείται ως είδος υπό εξαφάνιση ομοσπονδιακά. Ωστόσο, η κατανομή και η πυκνότητα αυτού του είδους επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την κατανομή και την αφθονία του άγριου λούπινου και το βιοφυσικό περιβάλλον γύρω από αυτό. Οι ερευνητές μπορεί να κάνουν ερωτήσεις σχετικά με τους παράγοντες που οδηγούν στην πτώση του άγριου λούπινου και πώς αυτοί επηρεάζουν τις μπλε πεταλούδες Karner. Για παράδειγμα, οι οικολόγοι γνωρίζουν ότι το άγριο λούπινο ευδοκιμεί σε ανοιχτές περιοχές όπου τα δέντρα και οι θάμνοι απουσιάζουν σε μεγάλο βαθμό. Σε φυσικά περιβάλλοντα, οι διαλείπουσες πυρκαγιές απομακρύνουν τακτικά δέντρα και θάμνους, βοηθώντας στη διατήρηση των ανοιχτών περιοχών που απαιτεί το άγριο λούπινο. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μαθηματικά μοντέλα για να κατανοήσουμε πώς η καταστολή των πυρκαγιών από τους ανθρώπους οδήγησε στην παρακμή αυτού του σημαντικού φυτού για τη μπλε πεταλούδα Karner.

    Κοινοτική Οικολογία

    Μια βιολογική κοινότητα αποτελείται από τα διαφορετικά είδη μέσα σε μια περιοχή, συνήθως έναν τρισδιάστατο χώρο, και τις αλληλεπιδράσεις εντός και μεταξύ αυτών των ειδών. Οι κοινοτικοί οικολόγοι ενδιαφέρονται για τις διαδικασίες που οδηγούν αυτές τις αλληλεπιδράσεις και τις συνέπειές τους. Ερωτήσεις για ομοειδής Οι αλληλεπιδράσεις συχνά επικεντρώνονται στον ανταγωνισμό μεταξύ των μελών του ίδιου είδους για έναν περιορισμένο πόρο. Οι οικολόγοι μελετούν επίσης τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφόρων ειδών, τα μέλη διαφορετικών ειδών ονομάζονται ετεροειδικά. Παραδείγματα ετεροειδικών αλληλεπιδράσεων περιλαμβάνουν τη θήρευση, τον παρασιτισμό, τη φυτοφάγα, τον ανταγωνισμό και την επικονίαση. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις μπορούν να έχουν ρυθμιστικά αποτελέσματα στα μεγέθη του πληθυσμού και μπορούν να επηρεάσουν τις οικολογικές και εξελικτικές διαδικασίες που επηρεάζουν την ποικιλομορφία.

    Για παράδειγμα, οι προνύμφες της μπλε πεταλούδας Karner σχηματίζουν αμοιβαίες σχέσεις με τα μυρμήγκια (ειδικά Φορμαίκα spp). Η αμοιβαιότητα είναι μια μορφή μακροχρόνιας σχέσης που έχει συνεξελίξει μεταξύ δύο ειδών και από την οποία ωφελείται κάθε είδος. Για να υπάρχει αμοιβαιότητα μεταξύ μεμονωμένων οργανισμών, κάθε είδος πρέπει να λάβει μερικοί όφελος από τον άλλο ως συνέπεια της σχέσης. Οι ερευνητές έχουν δείξει ότι υπάρχει μια αύξηση στην επιβίωση όταν τα μυρμήγκια προστατεύουν τις προνύμφες της μπλε πεταλούδας Karner (κάμπιες) από τα αρπακτικά έντομα και τις αράχνες, μια πράξη που είναι γνωστή ως «περιποίηση». Αυτό μπορεί να οφείλεται στο ότι οι προνύμφες περνούν λιγότερο χρόνο σε κάθε στάδιο της ζωής όταν τις περιποιούνται τα μυρμήγκια, γεγονός που παρέχει ένα πλεονέκτημα για τις προνύμφες. Εν τω μεταξύ, για να προσελκύσουν τα μυρμήγκια, οι προνύμφες της μπλε πεταλούδας Karner εκκρίνουν φερομόνες που μοιάζουν με μυρμήγκια και μια ουσία πλούσια σε υδατάνθρακες που είναι σημαντική πηγή ενέργειας για τα μυρμήγκια. Τόσο οι μπλε προνύμφες Karner όσο και τα μυρμήγκια επωφελούνται από την αλληλεπίδρασή τους, αν και τα είδη των συνοδών μυρμηγκιών μπορεί να είναι εν μέρει ευκαιριακά και ποικίλλουν στο εύρος της πεταλούδας.

    Οικολογία Οικοσυστήματος

    Η οικολογία του οικοσυστήματος είναι μια επέκταση της οικολογίας του οργανισμού, του πληθυσμού και της κοινότητας. Το οικοσύστημα αποτελείται από όλα τα βιοτικά συστατικά (έμβια πράγματα) σε μια περιοχή μαζί με τα αβιοτικά συστατικά (μη ζωντανά πράγματα) αυτής της περιοχής. Μερικά από τα αβιοτικά συστατικά περιλαμβάνουν τον αέρα, το νερό και το έδαφος. Οι βιολόγοι του οικοσυστήματος θέτουν ερωτήσεις σχετικά με το πώς αποθηκεύονται τα θρεπτικά συστατικά και η ενέργεια και πώς κινούνται μεταξύ των οργανισμών και μέσω της γύρω ατμόσφαιρας, του εδάφους και του νερού.

    Οι μπλε πεταλούδες Karner και το άγριο λούπινο ζουν σε ένα άγονο βιότοπο από βελανιδιές πεύκες. Αυτός ο βιότοπος χαρακτηρίζεται από φυσική διαταραχή και φτωχά σε θρεπτικά συστατικά εδάφη που έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε άζωτο. Η διαθεσιμότητα των θρεπτικών ουσιών είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την κατανομή των φυτών που ζουν σε αυτόν τον βιότοπο. Οι ερευνητές που ενδιαφέρονται για την οικολογία των οικοσυστημάτων θα μπορούσαν να κάνουν ερωτήσεις σχετικά με τη σημασία των περιορισμένων πόρων και την κίνηση των πόρων, όπως τα θρεπτικά συστατικά, αν και τα βιοτικά και αβιοτικά τμήματα του οικοσυστήματος.

    Σύνδεση Καριέρας

    Μια καριέρα στην οικολογία συμβάλλει σε πολλές πτυχές της ανθρώπινης κοινωνίας. Η κατανόηση των οικολογικών θεμάτων μπορεί να βοηθήσει την κοινωνία να καλύψει τις βασικές ανθρώπινες ανάγκες σε τροφή, στέγη και υγειονομική περίθαλψη. Οι οικολόγοι μπορούν να διεξάγουν την έρευνά τους στο εργαστήριο και έξω σε φυσικά περιβάλλοντα ((Εικόνα)). Αυτά τα φυσικά περιβάλλοντα μπορεί να είναι τόσο κοντά στο σπίτι όσο το ρέμα που διασχίζει την πανεπιστημιούπολη σας ή τόσο μακριά όσο οι υδροθερμικές οπές στο κάτω μέρος του Ειρηνικού Ωκεανού. Οι οικολόγοι διαχειρίζονται φυσικούς πόρους όπως πληθυσμούς λευκής ουράς (Odocoileus virginianus) για κυνήγι ή ασπέν (Populus spp.) ξυλεία σημαίνει παραγωγή χαρτιού. Οι οικολόγοι εργάζονται επίσης ως εκπαιδευτικοί που διδάσκουν παιδιά και ενήλικες σε διάφορα ιδρύματα, όπως πανεπιστήμια, γυμνάσια, μουσεία και κέντρα φύσης. Οι οικολόγοι μπορούν επίσης να εργάζονται σε συμβουλευτικές θέσεις βοηθώντας τους τοπικούς, πολιτειακούς και ομοσπονδιακούς φορείς χάραξης πολιτικής να αναπτύξουν νόμους που είναι οικολογικά ορθοί ή μπορεί να αναπτύξουν οι ίδιοι αυτές τις πολιτικές και νομοθεσία. Για να γίνεις οικολόγος απαιτείται τουλάχιστον προπτυχιακός τίτλος σπουδών, συνήθως σε φυσικές επιστήμες. Το προπτυχιακό δίπλωμα συχνά ακολουθείται από εξειδικευμένη εκπαίδευση ή προχωρημένο πτυχίο, ανάλογα με την επιλεγμένη περιοχή οικολογίας. Οι οικολόγοι θα πρέπει επίσης να έχουν ένα ευρύ υπόβαθρο στις φυσικές επιστήμες, καθώς και μια σταθερή βάση στα μαθηματικά και τη στατιστική.

    Εικόνα 4. Αυτός ο οικολόγος τοπίου απελευθερώνει ένα κουνάβι με μαυροπόδαρο στον εγγενή βιότοπό του ως μέρος μιας μελέτης. (πίστωση: USFWS Mountain Prairie Region, NPS)

    Σύνδεσμος στη Μάθηση

    Επισκεφτείτε αυτόν τον ιστότοπο για να δείτε τον Stephen Wing, έναν θαλάσσιο οικολόγο από το Πανεπιστήμιο του Otago, να συζητήσει τον ρόλο ενός οικολόγου και τους τύπους θεμάτων που διερευνούν οι οικολόγοι.

    Περίληψη Ενότητας

    Οικολογία είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των έμβιων όντων με το περιβάλλον τους. Οι οικολόγοι θέτουν ερωτήσεις που περιλαμβάνουν τέσσερα επίπεδα γενικής βιολογικής οργάνωσης - οργανισμό, πληθυσμό, κοινότητα και οικοσύστημα. Σε οργανικό επίπεδο, οι οικολόγοι μελετούν μεμονωμένους οργανισμούς και πώς αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους. Σε επίπεδο πληθυσμού και κοινότητας, οι οικολόγοι διερευνούν, αντίστοιχα, πώς αλλάζει ένας πληθυσμός οργανισμών με την πάροδο του χρόνου και τους τρόπους με τους οποίους αυτός ο πληθυσμός αλληλεπιδρά με άλλα είδη της κοινότητας. Οι οικολόγοι που μελετούν ένα οικοσύστημα εξετάζουν τα ζωντανά είδη (τα βιοτικά συστατικά) του οικοσυστήματος καθώς και τα μη ζωντανά τμήματα (τα αβιοτικά συστατικά), όπως ο αέρας, το νερό και το έδαφος, του περιβάλλοντος.


    Είναι δυνατό, αλλά εξαρτάται από το πού βρισκόμαστε στον κόσμο. Στην Ανταρκτική, η διαχείριση του θαλάσσιου οικοσυστήματος γίνεται επί του παρόντος στο σύνολό του βάσει διεθνούς συμφωνίας για τη διατήρηση των έμβιων πόρων. Αυτό διευκολύνει την κατανόηση των θαλάσσιων κοινοτήτων και των αλληλεπιδράσεών τους, καθώς και βοηθά στην πιο στενή παρακολούθηση των απειλούμενων ειδών.

    Περίπου το ένα τρίτο των δασικών ειδών πτηνών δεν μπορεί να ζήσει σε μικρά υπολείμματα δασών. Τα μικρότερα πουλιά, όπως ο κοκκινολαίμης του δάσους, θα χρησιμοποιήσουν μπαλώματα τόσο μικρά όσο 10 εκτάρια και τα μεγαλύτερα είδη, όπως ο καστανοκέφαλος, χρειάζονται μπαλώματα μεγαλύτερα από 10 τετραγωνικά χιλιόμετρα. Τα δάση σε όλο τον κόσμο σήμερα συνεχίζουν να καθαρίζονται και να μετατρέπονται σε διαφορετικές χρήσεις γης. Για παράδειγμα, μέχρι το 2005, πάνω από το 80% του υψηλού δάσους στην Γκάνα είχε καθαριστεί σε μόλις 100 χρόνια. Ευτυχώς, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν οικολογικές μελέτες για να δώσουν συμβουλές σχετικά με τις επιπτώσεις που έχει η μετατροπή της γης στα αυτόχθονα είδη.


    Οργανική Οικολογία

    Οι ερευνητές που μελετούν την οικολογία σε επίπεδο οργανισμών ενδιαφέρονται για τις προσαρμογές που επιτρέπουν στα άτομα να ζουν σε συγκεκριμένους οικοτόπους. Αυτές οι προσαρμογές μπορεί να είναι μορφολογικές, φυσιολογικές και συμπεριφορικές. Για παράδειγμα, η μπλε πεταλούδα Karner (Lycaeides melissa samuelis) (Σχήμα) θεωρείται ειδικός επειδή τα θηλυκά κατά προτίμηση ωοτοκούν (δηλαδή γεννούν αυγά) σε άγριο λούπινο. Αυτή η προτιμησιακή προσαρμογή σημαίνει ότι η μπλε πεταλούδα Karner εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την παρουσία άγριων φυτών λούπινου για τη συνεχή επιβίωσή της.

    Η μπλε πεταλούδα Karner (Lycaeides melissa samuelis) είναι μια σπάνια πεταλούδα που ζει μόνο σε ανοιχτούς χώρους με λίγα δέντρα ή θάμνους, όπως πεύκα και σαβάνες βελανιδιάς. Μπορεί να γεννήσει τα αυγά του μόνο σε φυτά λούπινου. (πίστωση: τροποποίηση εργασίας από J & K Hollingsworth, USFWS)

    Μετά την εκκόλαψη, οι κάμπιες των προνυμφών αναδύονται και περνούν τέσσερις έως έξι εβδομάδες τρέφοντας αποκλειστικά με άγριο λούπινο (Εικόνα). Οι κάμπιες κάνουν κουτάλια (υποβάλλονται σε μεταμόρφωση) και εμφανίζονται ως πεταλούδες μετά από περίπου τέσσερις εβδομάδες. Οι ενήλικες πεταλούδες τρέφονται με το νέκταρ των λουλουδιών του άγριου λούπινου και άλλων ειδών φυτών. Ένας ερευνητής που ενδιαφέρεται να μελετήσει τις μπλε πεταλούδες Karner σε επίπεδο οργανισμού μπορεί, εκτός από ερωτήσεις σχετικά με την ωοτοκία, να κάνει ερωτήσεις σχετικά με την προτιμώμενη θερμοκρασία των πεταλούδων (μια φυσιολογική ερώτηση) ή τη συμπεριφορά των κάμπιων όταν βρίσκονται σε διαφορετικά προνυμφικά στάδια ( μια ερώτηση συμπεριφοράς).

    Το άγριο λούπινο (Lupinus perennis) είναι το φυτό ξενιστή για την μπλε πεταλούδα Karner.


    234 The Scope of Ecology

    Μέχρι το τέλος αυτής της ενότητας, θα μπορείτε να κάνετε τα εξής:

    • Ορίστε την οικολογία και τα τέσσερα βασικά επίπεδα οικολογικής έρευνας
    • Περιγράψτε παραδείγματα των τρόπων με τους οποίους η οικολογία απαιτεί την ενοποίηση διαφορετικών επιστημονικών κλάδων
    • Διάκριση μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών συστατικών του περιβάλλοντος
    • Αναγνωρίστε τη σχέση μεταξύ αβιοτικών και βιοτικών συστατικών του περιβάλλοντος

    Οικολογία είναι η μελέτη των αλληλεπιδράσεων των ζωντανών οργανισμών με το περιβάλλον τους. Ένας βασικός στόχος της οικολογίας είναι να κατανοήσει την κατανομή και την αφθονία των έμβιων όντων στο φυσικό περιβάλλον. Η επίτευξη αυτού του στόχου απαιτεί την ενοποίηση επιστημονικών κλάδων εντός και εκτός της βιολογίας, όπως τα μαθηματικά, η στατιστική, η βιοχημεία, η μοριακή βιολογία, η φυσιολογία, η εξέλιξη, η βιοποικιλότητα, η γεωλογία και η κλιματολογία.

    Η κλιματική αλλαγή μπορεί να αλλάξει τον τόπο που ζουν οι οργανισμοί, κάτι που μερικές φορές μπορεί να επηρεάσει άμεσα την ανθρώπινη υγεία. Δείτε το βίντεο του PBS «Feeling the Effects of Climate Change» στο οποίο οι ερευνητές ανακαλύπτουν έναν παθογόνο οργανισμό που ζει πολύ έξω από το φυσιολογικό του εύρος.

    Επίπεδα Οικολογικής Μελέτης

    Όταν μελετάται ένας κλάδος όπως η βιολογία, είναι συχνά χρήσιμο να υποδιαιρεθεί σε μικρότερους, σχετικούς τομείς. Για παράδειγμα, οι κυτταρικοί βιολόγοι που ενδιαφέρονται για την κυτταρική σηματοδότηση πρέπει να κατανοήσουν τη χημεία των μορίων σήματος (τα οποία είναι συνήθως πρωτεΐνες) καθώς και το αποτέλεσμα της κυτταρικής σηματοδότησης. Οι οικολόγοι που ενδιαφέρονται για τους παράγοντες που επηρεάζουν την επιβίωση ενός απειλούμενου είδους μπορούν να χρησιμοποιήσουν μαθηματικά μοντέλα για να προβλέψουν πώς οι τρέχουσες προσπάθειες διατήρησης επηρεάζουν τους απειλούμενους οργανισμούς.

    Για να δημιουργήσετε ένα υγιές σύνολο επιλογών διαχείρισης, α βιολόγος διατήρησης πρέπει να συλλέγει ακριβή δεδομένα, συμπεριλαμβανομένου του τρέχοντος μεγέθους πληθυσμού, παραγόντων που επηρεάζουν την αναπαραγωγή (όπως φυσιολογία και συμπεριφορά), απαιτήσεις ενδιαιτημάτων (όπως φυτά και εδάφη) και πιθανές ανθρώπινες επιρροές στον υπό εξαφάνιση πληθυσμό και τον βιότοπό του (που μπορεί να προκύψουν από μελέτες σε κοινωνιολογία και αστική οικολογία). Στο πλαίσιο του κλάδου της οικολογίας, οι ερευνητές εργάζονται σε τέσσερα γενικά επίπεδα, τα οποία μερικές φορές αλληλοεπικαλύπτονται. Αυτά τα επίπεδα είναι ο οργανισμός, ο πληθυσμός, η κοινότητα και το οικοσύστημα ((Εικόνα)).


    Οργανική Οικολογία

    Οι ερευνητές που μελετούν την οικολογία σε επίπεδο οργανισμών ενδιαφέρονται για τις προσαρμογές που επιτρέπουν στα άτομα να ζουν σε συγκεκριμένους οικοτόπους. Αυτές οι προσαρμογές μπορεί να είναι μορφολογικές, φυσιολογικές και συμπεριφορικές. Για παράδειγμα, η μπλε πεταλούδα Karner (Lycaeides melissa samuelis) ((Figure)) is considered a specialist because the females only oviposit (that is, lay eggs) on wild lupine (Lupinus perennis). This specific requirement and adaptation means that the Karner blue butterfly is completely dependent on the presence of wild lupine plants for its survival.


    After hatching, the (first instar) caterpillars emerge and spend four to six weeks feeding solely on wild lupine ((Figure)). The caterpillars pupate as a chrysalis to undergo the final stage of metamorphosis and emerge as butterflies after about four weeks. The adult butterflies feed on the nectar of flowers of wild lupine and other plant species, such as milkweeds. Generally there are two broods of the Karner blue each year.

    A researcher interested in studying Karner blue butterflies at the organismal level might, in addition to asking questions about egg laying requirements, ask questions about the butterflies’ preferred thoracic flight temperature (a physiological question), or the behavior of the caterpillars when they are at different larval stages (a behavioral question).


    Population Ecology

    A population is a group of interbreeding organisms that are members of the same species living in the same area at the same time. (Organisms that are all members of the same species are called conspecifics .) A population is identified, in part, by where it lives, and its area of population may have natural or artificial boundaries. Natural boundaries might be rivers, mountains, or deserts, while artificial boundaries may be mowed grass, manmade structures, or roads. Η μελέτη του population ecology focuses on the number of individuals in an area and how and why population size changes over time.

    For example, population ecologists are particularly interested in counting the Karner blue butterfly because it is classified as a federally endangered species. However, the distribution and density of this species is highly influenced by the distribution and abundance of wild lupine, and the biophysical environment around it. Researchers might ask questions about the factors leading to the decline of wild lupine and how these affect Karner blue butterflies. For example, ecologists know that wild lupine thrives in open areas where trees and shrubs are largely absent. In natural settings, intermittent wildfires regularly remove trees and shrubs, helping to maintain the open areas that wild lupine requires. Mathematical models can be used to understand how wildfire suppression by humans has led to the decline of this important plant for the Karner blue butterfly.

    Community Ecology

    A biological community consists of the different species within an area, typically a three-dimensional space, and the interactions within and among these species. Community ecologists are interested in the processes driving these interactions and their consequences. Questions about conspecific interactions often focus on competition among members of the same species for a limited resource. Ecologists also study interactions between various species members of different species are called heterospecifics . Examples of heterospecific interactions include predation, parasitism, herbivory, competition, and pollination. These interactions can have regulating effects on population sizes and can impact ecological and evolutionary processes affecting diversity.

    For example, Karner blue butterfly larvae form mutualistic relationships with ants (especially Formica spp). Mutualism is a form of long-term relationship that has coevolved between two species and from which each species benefits. For mutualism to exist between individual organisms, each species must receive μερικοί benefit from the other as a consequence of the relationship. Researchers have shown that there is an increase in survival when ants protect Karner blue butterfly larvae (caterpillars) from predaceous insects and spiders, an act known as “tending.” This might be because the larvae spend less time in each life stage when tended by ants, which provides an advantage for the larvae. Meanwhile, to attract the ants, the Karner blue butterfly larvae secrete ant-like pheromones and a carbohydrate-rich substance that is an important energy source for the ants. Both the Karner blue larvae and the ants benefit from their interaction, although the species of attendant ants may be partially opportunistic and vary over the range of the butterfly.

    Οικολογία Οικοσυστήματος

    Ecosystem ecology is an extension of organismal, population, and community ecology. The ecosystem is composed of all the biotic components (living things) in an area along with the abiotic components (nonliving things) of that area. Some of the abiotic components include air, water, and soil. Ecosystem biologists ask questions about how nutrients and energy are stored and how they move among organisms and through the surrounding atmosphere, soil, and water.

    The Karner blue butterflies and the wild lupine live in an oak-pine barren habitat. This habitat is characterized by natural disturbance and nutrient-poor soils that are low in nitrogen. The availability of nutrients is an important factor in the distribution of the plants that live in this habitat. Researchers interested in ecosystem ecology could ask questions about the importance of limited resources and the movement of resources, such as nutrients, though the biotic and abiotic portions of the ecosystem.

    Ecologist A career in ecology contributes to many facets of human society. Understanding ecological issues can help society meet the basic human needs of food, shelter, and health care. Ecologists can conduct their research in the laboratory and outside in natural environments ((Figure)). These natural environments can be as close to home as the stream running through your campus or as far away as the hydrothermal vents at the bottom of the Pacific Ocean. Ecologists manage natural resources such as white-tailed deer populations (Odocoileus virginianus) for hunting or aspen (Populus spp.) timber stands for paper production. Ecologists also work as educators who teach children and adults at various institutions including universities, high schools, museums, and nature centers. Ecologists may also work in advisory positions assisting local, state, and federal policymakers to develop laws that are ecologically sound, or they may develop those policies and legislation themselves. To become an ecologist requires at least an undergraduate degree, usually in a natural science. The undergraduate degree is often followed by specialized training or an advanced degree, depending on the area of ecology selected. Ecologists should also have a broad background in the physical sciences, as well as a solid foundation in mathematics and statistics.


    Visit this site to see Stephen Wing, a marine ecologist from the University of Otago, discuss the role of an ecologist and the types of issues ecologists explore.

    Section Summary

    Ecology is the study of the interactions of living things with their environment. Ecologists ask questions that comprise four levels of general biological organization—organismal, population, community, and ecosystem. At the organismal level, ecologists study individual organisms and how they interact with their environments. At the population and community levels, ecologists explore, respectively, how a population of organisms changes over time and the ways in which that population interacts with other species in the community. Ecologists studying an ecosystem examine the living species (the biotic components) of the ecosystem as well as the nonliving portions (the abiotic components), such as air, water, and soil, of the environment.

    Επιθεώρηση των ερωτήσεων

    Which of the following is a biotic factor?

    The study of nutrient cycling though the environment is an example of which of the following?

    1. organismal ecology
    2. population ecology
    3. community ecology
    4. ecosystem ecology

    Ερωτήσεις κριτικής σκέψης

    Ecologists often collaborate with other researchers interested in ecological questions. Describe the levels of ecology that would be easier for collaboration because of the similarities of questions asked. What levels of ecology might be more difficult for collaboration?

    Ecologists working in organismal or population ecology might ask similar questions about how the biotic and abiotic conditions affect particular organisms and, thus, might find collaboration to be mutually beneficial. Levels of ecology such as community ecology or ecosystem ecology might pose greater challenges for collaboration because these areas are very broad and may include many different environmental components.

    The population is an important unit in ecology as well as other biological sciences. How is a population defined, and what are the strengths and weaknesses of this definition? Are there some species that at certain times or places are not in populations?

    It is beneficial to consider a population to be all of the individuals living in the same area at the same time because it allows the ecologist to identify and study all of the abiotic and biotic factors that may affect the members of the population. However, this definition of a population could be considered a drawback if it prohibits the ecologist from studying a population’s individuals that may be transitory, but still influential. Some species with members that have a wide geographic range might not be considered to be a population, but could still have many of the qualities of a population.

    Γλωσσάριο


    44.1: The Scope of Ecology - Biology

    Количество зарегистрированных учащихся: 9.9 тыс.

    Участвовать бесплатно

    This course presents the principles of evolution and ecology for citizens and students interested in studying biology and environmental sciences. It discusses major ideas and results. Recent advances have energised these fields with evidence that has implications beyond their boundaries: ideas, mechanisms, and processes that should form part of the toolkit of all biologists and educated citizens. Major topics covered by the course include fundamental principles of ecology, how organisms interact with each other and their environment, evolutionary processes, population dynamics, communities, energy flow and ecosystems, human influences on ecosystems, and the integration and scaling of ecological processes through systems ecology. This course will also review major ecological concepts, identify the techniques used by ecologists, provide an overview of local and global environmental issues, and examine individual, group and governmental activities important for protecting natural ecosystems. The course has been designed to provide information, to direct the student toward pertinent literature, to identify problems and issues, to utilise research methodology for the study of ecology and evolution, and to consider appropriate solutions and analytical techniques. Needed Learner Background: general biology and a good understanding of English. This course has the following expectations and results: 1) covers the theoretical and practical issues involved in ecology and evolution, 2) conducting surveys and inventories in ecology, 3) analyzing the information gathered, 4) and applying their analysis to ecological and conservation problems.

    Εκτιμήσεις

    such a nice course, presentation is so good , specially thanks to university "Tomsk State University".

    It is very useful to understand about the biodiversity and it is fabulous

    Module 1. The Scope of Ecology

    In this module, after an introduction about the meaning and a brief history of Ecology, we will see how plant and animal adapt and interact with their environment and how these interactions changes life histories and populations. Then we will focus on interspecific competition and we will understand that the avoidance of competition is a more common pattern in ecology than pure competition.

    Преподаватели

    Roberto Cazzolla Gatti

    Ph.D., Associate Professor in Ecology and Biodiversity

    Текст видео

    Hi learners. Welcome to my course, Ecology from cells to Gaia. We will start to define what is ecology. As the great Russian biologist Dobzhansky said, "Nothing in biology makes sense except in the light of evolution." But at the same time, very little in evolution makes sense except in the light of ecology. Ecology provides the stage direction through which the evolutionary play is performed. Ecologists and evolutionary biologist needs a thorough understanding of each other's disciplines to make sense of the key patterns and processes. Ecology in a certain sense is a science that attempts to describe and explain patterns and processes that occur in the biosphere. So it also attempts to make predictions about the future events based on the past history and current circumstances. Ecology is also environmentalism. Even if we always say that ecology is not environmentalism, but environmentalism is a social cultural movement dedicated to protecting and preserving the environment, which must be based on the ecological science. So ecology is the base of environmentalists. As for Rachel Carson's book Silent Spring, remember it was the beginning on the environmental movement. And this means that if scientists provide good ecology, environmentalist argue with ecologists and vice versa. But we don't have to forget that the first ecologists have been and are indigenous people. In 1945, Aldo Leopold started to be a kind of first civilized person to talk about ecology. And you can see him in the different pictures. He is in this one, in the Forest Service Crew in 1911 in Arizona, when he started to wonder about the natural environment and its protection. Other founders of ecology were Ernst Haeckel, for instance, Frederic Clements. They started to think about how the nature works and how ecology is organized. That's why we recognize now the ecological organization. Ecology deals with five levels of ecological organization. The first level is the basic level, that is about individual organisms. The second level is about population, so individuals of the same species. The third regards communities, a greater or lesser number or populations. The fourth is ecosystem, where the community are packed together with the same physical environment, and the fifth is planet Earth, which is also called biosphere. We recognize in ecology, an ecological succession, so every environment follows a kind of common pattern. Ecologists also work on a variety of time scales. In fact ecological succession, for example, may be studied doing the decomposition of animal dunk, weeks or during the period of climate change since the last ice age, so millennia. So you see two different, very different time scales. The normal period of our research program, usually three or five years may often miss important patterns that occur on long time scales, meaning ecological studies involve careful observation and monitoring in the natural environment of the changing of abundances, and or one or more species over time or through space or both. Establishing the causes of patterns observed, often requires many productive field experiments. Ecology is also a science of dependency, because everything is a kind of relationship between science and probabilistic science can be defined as the science that can be based also on statistical grounds. Many definitions of ecology have been proposed, and probably the first one was that of Haeckel in 1870, and he said that by ecology we mean "the body of knowledge concerning the economy of nature, the investigation of the total relations of the animals both to its organic and inorganic environment." Then Tansley in 1904 said that ecology "is those relationships of plants with their surroundings and with one another, which depends directly upon differences on habitat among plants." So you see two different definitions for animals and for plants in the past. Then Elton in 1927, said that ecology "is the new name for a very old subject. It simply means scientific natural history." More modern definitions are those of Andrew Wharton in 1961. He said that ecology "is the scientific study of the distribution and abundance of organisms" and Krebs in 1972 and then again in 2008 said that "ecology is the scientific study of the interaction that determines the distribution of and abundance of organisms." A more modern definition is that provided by Townsend and other authors in 2003 when they said that "ecology is the scientific study of the distribution and abundance of organisms, and the interaction that determines the distribution and their abundance." So as you see, the definition moved from the animal concept to the plant, to a general environment and to the interaction of the organisms that live in the environment. So with the biotic and abiotic system. So there was more integration during time, and nowadays we see that ecology is a science of the world system. So I have a question for you. Please search your library for a variety of definitions of ecology. Which one is the most appropriate and why? Ecology is also the science of diversity. Life is represented on earth by the diversity of species. And early interest in this diversity mainly existed among explorers and collectors. And the idea that diversity has arisen by evolution, from the earliest ancestors over geological time, was not seriously discussed until the first half of the nineteenth century. At that time, Charles Darwin and Alfred Russell Wallace, strongly influenced by having read Malthus' book, independently proposed that natural selection constituted a force that would drive a process of evolution. We can see natural selection in action within species, in the variation within species over their geographical range, and even over very short distances where we can detect powerful selective forces in action, and recognize ecologically specialized races within species. Natural selection does not normally lead to the original species, unless it's coupled with the reproductive isolation of population from each other. This process is called speciation. Changing climate, particularly during the Ice Age or Pleistocene, bear a lot of the responsibility for the present patterns of distribution of plants and animals. On a longer time scale, many distributions make sense only once we realize that while major evolutionary developments where occurring, populations were being split and separated, and land areas were moving across climatic zones. But biodiversity to many hypotheses have been suggested. Derivate hypothesis by Paul Ehrlich asserts that each species lost like a rivet in an airplane wing can decrease ecosystem function, the working of the whole airplane, although the decreasing rate is slow, more species are eliminated. In this hypothesis, any loss of biodiversity is clearly noticeable. The second hypothesis is called passenger and crew hypothesis by Brian Walker. It's also known as the redundancy hypothesis and suggests that species are like pilots and passengers in an airplane and not rivets. The best way to conserve all species in the ecosystem, is to ensure the continued functioning of that ecosystem, and this strategy in turn calls for special attention to be paid to functional groups that are represented by only one or two species such as pilots, that is functionally groups in which there is little or no redundancy. Iɽ like to recommend you to follow my course on total biological diversity theories, majors and data sampling techniques, free available on Coursera to explore more about biodiversity and evolution. Thanks for your attention. See you at the next lecture.


    Δες το βίντεο: Κ. Καστοριάδης: Οικολογία και πολιτική 19293, ηχητικό (Φεβρουάριος 2023).